6/2018 LECA-SORATUOTTEET HULEVE- DEN HALLINTARAKENTEISSA SUUNNITTELUOHJE

Transkriptio

1 6/2018 LECA-SORATUOTTEET HULEVE- DEN HALLINTARAKENTEISSA SUUNNITTELUOHJE

2 Tarkastus 1/6/2018 Päivämäärä 11/6/2018 Laatijat Tarkastajat Kuvaus Marjo Valtanen, Niina Tuokko, Mervi Kokkila, Taavi Dettenborn, Elina Kalliala Osmo Niiranen, Elsa Keskiväli Suunnitteluohje Viite Ramboll PL 25 Säterinkatu ESPOO P F

3 SISÄLTÖ 1. JOHDANTO Suunnitteluohjeiden tavoite Terminologia Työmenetelmät 2 2. HULEVESIEN HALLINNAN TAVOITTEET 3 3. HULEVESIEN HALLINNAN MITOITUSPERUSTEET 5 4. LECA-TUOTTEIDEN OMINAISUUDET JA KÄYTTÖMAHDOLLISUUDET HULEVESIEN HALLINTARAKENTEISSA Leca-tuotteiden kuvaus Hulevesirakenteissa tarvittavia geoteknisiä ominaisuuksia Hulevesirakenteissa tarvittavia huleveden laadun hallinnan ominaisuuksia Tutkimustuloksia Leca-tuotteista hulevesirakenteissa Yhteenveto LECA-TUOTTEET HULEVESIEN HALLINNASSA Hulevesien imeyttäminen ja suodattaminen Imeyttävät pinnat Imeytyskaivannot ja -painanteet Läpäisevät päällysteet Perusrakenne Käyttökohteet Vaadittavat geotekniset/maaperätekniset ominaisuudet läpäisevien päällysteiden maarakenteille Leca tuotteiden käytön edut läpäisevissä päällysteissä Viherkattorakenteet Biosuodatusrakenne Perusrakenne Käyttökohteet Rakenteessa käytettävien materiaalien ominaisuudet Lecatuotteiden ominaisuudet Leca tuotteiden käytön edut biosuodatusrakenteissa Hulevesien viivytys Hulevesien johtaminen TYYPPIRATKAISUT Tyyppiratkaisu 1: Biosuodatusrakenne Rakenteet kuvaus ja käyttökohteet Rakennekerrokset Mitoitus Rakentaminen Kunnossapito ja käyttöikä Tyyppiratkaisu 2: Puoliläpäisevä päällyste Rakenteet kuvaus ja käyttökohteet Rakennekerrokset Mitoitus Rakentaminen Kunnossapito ja käyttöikä 32 LÄHTEET 33

4 1 1. JOHDANTO 1.1 Suunnitteluohjeiden tavoite Tämän Leca-soratuotteet huleveden hallintarakenteissa -ohjeistuksen tarkoituksena oli kartoittaa ja arvioida Leca-soratuotteiden käyttömahdollisuuksia erilaisissa hulevesien hallintarakenteissa, pääasiallisesti biosuodatuksessa, viherkatoissa ja läpäisevissä päällysteissä. Leca-soratuotteet ovat keraamisia kevytsoratuotteita, joita valmistetaan Suomessa, Norjassa, Tanskassa, Ruotsissa, Portugalissa ja Puolassa. Materiaali on erittäin huokoista ja kevyttä. Materiaali eristää hyvin lämpöä, on palamaton ja kierrätettävissä uusiokäyttöön. Leca-tuotteita valmistetaan laajalla kokoskaalalla raekoon vaihdellessa 0-32 mm. Leca-tuotteita käytetään siten monipuolisesti mm. maarakentamisessa, kasvualustoissa, perustuksissa sekä kattorakenteissa, myös viherkatoissa. Tässä työssä käytiin läpi erilaisia hulevesien hallintarakenteita, joista valittiin tarkempaan tarkasteluun ne, joissa nähtiin potentiaalia Leca-soratuotteiden hyödyntämiselle joko hulevesien laadullisessa tai määrällisessä hallinnassa. Valituista rakenteista määritettiin suunnitteluohjeet hulevesien hallintarakenteille, joissa Leca-tuotteita voidaan hyödyntää monipuolisesti. 1.2 Terminologia Biosuodatus Hajautettu hulevesien hallinta Hulevesi Hydrologia Läpäisemätön pinta Läpäisevä pinta Läpäisevä päällyste Mitoitussade Mitoitusvirtaama Pidättäminen Toistuvuus Viivyttäminen, viivytys Hulevesien imeytysrakenne, joka sisältää haitta-aineita pidättäviä maa-aineksia sekä kasvillisuutta Hulevesien hallinta ja käsittely hajautetusti valuma-alueen sisällä tai tonttikohtaisesti Rakennetulla alueella sadannasta tai lumensulannasta muodostuvaa pintavaluntavettä Veden ominaisuudet, esiintyminen, jakautuminen ja kierto Tiivis pinta, joka ehkäisee huleveden imeytymisen maaperään ja lisää pintavaluntaa Rakentamaton tai rakennettu pinta, jossa hulevesien imeytymistä tapahtuu Rakennettu maanpinnoite, joka läpäisee huokoisuutensa tai muun rakenteensa vuoksi vettä Suurin sadevesimäärää (l/s/ha), jonka välittömäksi poisjohtamiseksi viemäri tai muu hulevesien hallinnan rakenne mitoitetaan Suurin valuntavesimäärä (l/s), jonka välittömäksi poisjohtamiseksi viemäri tai muu hulevesien hallinnan rakenne mitoitetaan Hulevesien sisältämien haitta-aineiden puhdistaminen vedestä pidättämällä ne toiseen materiaaliin tai eliöstöön Aikaväli, jonka aikana tietty ilmiö, esimerkiksi tulva, keskimäärin toistuu (toistuvuuden arviointi perustuu pitkän aikavälin havaintoihin ja niistä johdettuihin tilastollisiin todennäköisyyksiin) Hulevesivirtaaman hidastaminen tai varastoiminen

5 2 1.3 Työmenetelmät Parhaiden ratkaisujen löytämiseksi työ jaettiin kahteen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa keskityttiin löytämään parhaat mahdolliset hulevesienhallintarakenteet, joissa Leca-tuotteita voidaan hyödyntää tehokkaasti. Toisessa vaiheessa määritettiin ensimmäisessä vaiheessa valituille rakenteille suunnitteluohjeet. Ensimmäisessä vaiheessa tarkasteltiin ensin erilaisia huleveden hallintaratkaisuja sekä niihin liittyviä rakenteita. Samalla kartoitettiin Leca-tuotteiden ominaisuuksia, joista voisi olla etua hulevesien hallinnassa. Tämän jälkeen valittiin potentiaalisimmat hulevesien hallinnan ratkaisut työn toiseen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa hyödynnettiin konsultin sisäisiä asiantuntijatyöpajoja, joissa hallintaratkaisuja tarkasteltiin vesitekniikan, geotekniikan, maisemasuunnittelun sekä infrastruktuurin asiantuntijoiden näkökulmista. Lisäksi kartoitettiin konsultin kansainvälisten asiantuntijoiden tietoutta ja kokemuksia Leca-tuotteiden hyödyntämisestä hulevesiratkaisuissa. Lecan edustajien näkemyksiä kuultiin useassa suunnittelupalaverissa. Ensimmäisessä vaiheessa koottiin myös tietopankkia mm. Leca-tuotteisiin liittyvistä tieteellisistä tutkimuksista ja raporteista. Toisessa vaiheessa käsiteltiin ensimmäisessä vaiheessa valittuja hulevesienhallintarakenteita tarkemmin. Tässä vaiheessa tutkittiin missä rakenneosissa Leca-tuotteita voitaisiin hyödyntää ja millaisia etuja Leca-tuotteista saadaan sekä hulevesien määrällisessä, että laadullisessa hallinnassa verrattuna ns. perinteisiin menetelmiin. Työvaiheessa määritettiin valittujen hulevesirakenteiden suunnitteluohjeet sekä tyyppikuvat. Myös toisen vaiheen työskentelyssä hyödynnettiin ensimmäistä vaihetta vastaavia konsultin sisäisiä asiantuntijatyöpajoja, joissa hallintaratkaisuja tarkasteltiin eri toiminta-alojen asiantuntijoiden voimin. Lecan edustajien näkemyksiä käytiin läpi suunnittelupalavereissa.

6 3 2. HULEVESIEN HALLINNAN TAVOITTEET Hulevesien hallinnan tavoitteena on ehkäistä rankkasateiden aiheuttamia virtaamapiikkejä ja näistä mahdollisesti aiheutuvaa tulvimista. Lisäksi on tärkeää kiinnittää huomiota hulevesien mukana kulkeutuviin haitta-aineisiin, joiden poistamiseksi voidaan käyttää laadullisen hallinnan keinoja. Leca-tuotteita hyödynnettäessä voidaan hallintarakenteissa hallita sekä hulevesien määrää, että laatua. Hulevesien hallinnan tavoitteena Leca-tuotteita hyödyntävissä hallintarakenteissa on mahdollistaa Leca-soran ominaisuuksien käyttö mahdollisimman monimuotoisesti (Kuva 1). Leca-soran käytöllä pyritään monipuolistamaan hulevesien hallintaa, jonka tarve kasvaa jatkuvasti kaupunkien tiivistyessä ja lainsäädännön uudistuessa. Hulevesien hallinnan pääperiaatteena on keskittyä paikallisiin eli hajautettuihin käsittelyrakenteisiin, joiden avulla pyritään säilyttämään kaupunkivaluma-alueiden vedenkierto mahdollisimman luonnollisena (Kuva 2). Näkyvillä hallintarakenteilla, joissa vesi ja kasvillisuus yhdistyvät, voidaan luoda viihtyisää kaupunkitilaa, jossa rajallinen tila on käytetty järkevästi hyödyksi. Huleveden hallintarakenteiden on oltava toteutuskelpoisia ja niiden on toimittava luotettavasti osana hulevedenhallintaketjua vaihtelevissa olosuhteissa. Lisäksi rakenteiden on oltava helposti rakennettavia ja ylläpidettäviä. Rakenteita suunniteltaessa ja toteutettaessa on aina huomioitava sijoituskohteen paikalliset olosuhteet ja vaatimukset. Kuva 1 Hulevesien hallinnan tavoitteet Leca-tuotteita hyödyntä

7 Kuva 2 Esimerkkejä hulevesien hajautetuista käsittelyrakenteista, joissa Leca-tuotteita voidaan hyödyntää 4

8 5 3. HULEVESIEN HALLINNAN MITOITUSPERUSTEET Hulevesien hallinnan yleisenä mitoitusperusteena pidetään sitä, etteivät virtaamat kasva tilanteessa, jossa esimerkiksi kaupunkirakenne tiivistyy tai olemassa olevia hulevesiä läpäiseviä viheralueita poistuu päällystetyn alueen alta. Lisäksi on oleellista huomioida myös hulevesien laatu, koska veden ja erityisesti sen mukana kulkeutuvaan kiintoaineeseen sitoutuneena kulkeutuu lukuisia haitta-aineita. Hulevesirakenteita mitoitettaessa huomioidaan aina mitoittavan sateen intensiteetti, valuma-alue, jolta vesiä rakenteisiin kulkeutuu sekä valuma-alueen valumakerroin, joka määräytyy alueen maankäytön perusteella. Lisäksi on kiinnitettävä huomiota suunnittelukohteen erityispiirteisiin, kuten purkuvesistön kapasiteettiin ja veden laatuun, maanpinnanmuotoihin sekä käytettävissä oleviin tilavarauksiin. Mitoitussadetta valittaessa on hyvä huomioida ilmastonmuutoksen aiheuttamat muutokset hulevesien määrissä. Vesimäärien on ennustettu kasvavan Suomessa tulevina vuosina noin % ja yleisenä periaatteena on pidetty, että mitoituksessa käytetään sateen intensiteettejä, joissa on huomioitu 20 %:n lisäys (Kuntaliitto, 2012). Leca-tuotteita hyödyntävissä rakenteissa on erityisen tärkeää huomioida eri Leca-tuotteiden ominaisuudet sekä määrittää minkä tuotteen ominaisuudet soveltuvat parhaiten rakenteelle asetettuihin viivytys- tai puhdistustavoitteisiin. Huomioitavia seikkoja ovat erityisesti eri tuotteiden erilainen vedenjohtavuus, kantavuus, nostevaikutus sekä haitta-aineiden pidättyvyys. Tässä työssä esitettyjen rakenne-esimerkkien suunnittelussa on otettu huomioon yllä mainitut seikat. Laadullisen hallinnan rakenteissa puhdistustarvetta on verrattu erityisesti suomalaisten kaupunkialueiden tyypillisiin haitta-ainepitoisuuksiin. Vertailuarvona on käytetty tutkimustuloksia Leca-tuotteiden haitta-aineidenpidätyskyvystä. Hulevesien käsittelyrakennetyyppien mitoitukset kuvataan rakennekohtaisesti osiossa 6.

9 6 4. LECA-TUOTTEIDEN OMINAISUUDET JA KÄYTTÖMAH- DOLLISUUDET HULEVESIEN HALLINTARAKENTEISSA 4.1 Leca-tuotteiden kuvaus Tässä työssä suunnitelluissa hulevesienhallinnan tyyppirakenteissa on sovellettu neljää eri Lecatuotetta (Taulukko 1) ja erityisesti tuotteita Leca 0-8 mm murske ja Leca 4-32 mm pyöreä. Lecatuotteita on saatavana pyöreänä sorana sekä murskeena tain näiden yhdistelmänä (kuva 3). Leca 0-8 mm murske on raekooltaan 0-8 mm ja soveltuu pienen raekokonsa ansiosta sekoitettavaksi suodattavaan kasvualustaan, jossa kasvien juuret pääasiassa sijaitsevat. Huokoisuutensa ja kokonsa ansiosta se sitoo erittäin hyvin myös useita haitta-aineita. Salaojakerroksessa käytettävä tuote Leca 4-32 mm pyöreä on raekooltaan 4-32 mm ja sitä käytetään pääasiassa infrarakentamisessa ja se soveltuu käytettäväksi läpäisevien päällysteiden kanssa myös katualueilla, koska se ei aiheuta maanpäällisen rakenteen jäätymistä. Läpäiseviä päällysteitä sisältävissä rakenteissa Leca 4-32 mm pyöreä toimii salaojituksen lisäksi vesiä suodattavana kerroksena, koska rakenteissa ei ole erillistä suodatuskerrosta, mutta Leca-tuote pystyy suodattamaan vesistä haitta-aineita. Taulukko 1. Leca-tuotteet ja ominaisuudet. Tuote Raekoko (mm) Käyttökohteet hulevesien hallintarakenteissa Edut hulevesien hallinnassa Leca 0-8 mm murske 0-8 Suodattavan kasvualustan osa, kantavan kasvualustan osa Pieni raekoko ja murskemuotoisuus, jonka vuoksi haitta-aineiden sitomiskyky ja huokoisuus ovat erittäin suuria Leca 3-8 mm murske Leca 3-10 mm pyöreä +murske Leca 4-32 mm pyöreä 3-8 Suodatuskerros, suodattavan kasvualustan osa, salaojakerroksen osa 3-10 Salaojakerros 4-32 Salaojakerros Haitta-aineiden sitomiskyky ja huokoisuus ovat suuria Sitoo hyvin haitta-aineita ja johtaa hyvin vettä Johtaa hyvin vettä ja sitoo kohtuullisesti haitta-aineita, hyvä lämmöneristävyys, kuormituskestävyys, pitkäaikainen käyttökokemus Kuva 3 Vasemmalla kuvassa pyöreämuotoinen Leca ja oikealla kuvassa murskemuotoinen Leca. 4.2 Hulevesirakenteissa tarvittavia geoteknisiä ominaisuuksia Geotekniset ominaisuudet ovat materiaaliominaisuuksia (fysikaaliset, termiset), jotka vaikuttavat materiaalin käyttöön infrarakenteissa, ml. rakennettavuuteen/työstettävyyteen vaikuttavat tekijät. Taulukoissa 2 ja 3 on esitettynä hulevesirakentamisessa käytettyjen materiaalien tarvittavia geoteknisiä ominaisuuksia, joiden pohjalta on tarkasteltu, mitä Leca-tuotteita voidaan soveltaa hulevesien hallinnan ratkaisuihin.

10 7 Taulukko 2 Hulevesirakenteissa tarvittavat geotekniset materiaaliominaisuudet ja Leca-soratuotteiden hyödyntäminen hulevesirakenteissa ominaisuuksien pohjalta. Näkökulmat / ominaisuudet Vaikuttavat materiaaliominaisuudet Kantavuusmitoitus (kantavuus ja kuormituskestävyys) Routamitoitus (lämmönjohtavuus) Nostemitoitus (tilavuuspaino) Stabiliteettilaskenta (tilavuuspaino, kitkakulma) Maan kuormituskestävyys Painumalaskenta (tilavuuspaino) Maan huokoisuus Rakeiden lujuus Materiaalin termiset ominaisuudet eri kosteuspitoisuudessa Materiaalin huokoisuus Materiaalin huokoisuus Raekoko, maan tiheys Materiaalin huokoisuus Maahiukkasten raekokojakauma, rakeiden pintarakenne ja maan tiiviys; maan rakenne, biologiset ja mekaaniset prosessit Leca-tuotteiden hyödyntäminen rakenteissa/ huomioon otettavia asioita Leca-soran ja -murskeen raelujuus on pienempi kuin tavanomaisella kiviaineksella, joten Leca-sora ja murske kestävät heikommin staattisia ja dynaamisia kuormia kuin tavanomainen kiviaines, mutta soveltuvat kuitenkin monimuotoisesti rakentamiseen. Liikennekuormitetuissa rakenteissa on huomioitava, että Leca-sorakerroksen päälle rakennetaan riittävät kantavat kerrokset. Leca-sora on lämpöeriste, jolla voidaan ohentaa esimerkiksi putkijohtojen peitesyvyyksiä. Mitoituksessa on huomioitava eristemateriaalin käyttäminen rakenteessa. Eristemateriaalit estävät maalämmön kulkeutumisen rakennekerroksiin. Mikäli eristekerroksen päällinen rakennekerros on liian ohut, voi päällysrakenne muuttua liukkaaksi tietyllä talvikelillä. Päällysrakenteen liukkauden estäminen rakenteessa huomioidaan rakentamalla riittävän paksu rakennekerros eristemateriaalin päälle. Rakenne on mitoitettava nostetta vastaan. Mikäli rakenne on täysin vedellä kyllästynyt, on huolehdittava, että Leca-soran päällä on riittävän paksut kerrokset korkkaamisen estämiseksi. Leca-soralla voidaan parantaa heikolle maaperälle tehtävien penkereiden tai vastaavien rakenteiden vakavuutta. Riippuu käytettävästä Leca-tuotteesta, sillä tähän vaikuttaa raekoko maaperän leikkauslujuuden muodostumisen kautta. Karkeilla maalajeilla leikkauslujuuteen vaikuttaa maahiukkasten välinen kitka. Sen sijaan hienoaineksisilla mailla leikkauslujuuteen vaikuttaa maahiukkasten välinen koheesio. Lisäksi kantavuuteen vaikuttaa maan tiheys. Tiheyteen vaikuttaa raekokojakauma, raemuoto ja tiiviysaste. Tiheyden osalta on syytä ottaa huomioon, että maassa esiintyy vesipitoisuuteen liittyvää tiheysvaihtelua ja maalajeilla on optimivesipitoisuus, jossa tiheys on suurin. Tätä suuremmassa vesipitoisuudessa tiheys alenee, koska maa turpoaa. Leca-soralla on mahdollista muokata tehokkaasti maaperään kohdistuvaa kuormitusta ja näin ollen esimerkiksi hallita rakenteen painumia. Riippuu käytettävästä Leca-tuotteesta, sillä huokosrakenteeseen vaikuttaa maahiukkasten raekokojakauma, rakeiden pintarakenne ja maan tiiviys eli miten rakeet kokonsa puolesta asettuvat toistensa lomaan, millainen on rakeiden ominaispinta-alaan vaikuttava pintarakenne ja miten tiiviisti rakeet ovat pakkautuneet toisiinsa nähden. Raekoostumus määrää vain osan huokoisuudesta rakeiden väliset huokoset eli tekstuurin määräämä huokoisuus. Tämän ohella maan huokoisuus määräytyy maan rakenteen eli struktuurin perusteella ja huokoisuuteen vaikuttaa myös biologisia ja mekaanisia prosesseja. Maan rakenteeseen ja maaprosesseihin liittyviä huokosia ovat esim. murujen väliset huokoset ja maahalkeamat sekä juuri- ja lierokäytävät.

11 Maan rakenne Mururakenne (saveksen määrä/humuksen määrä; biologinen aktiivisuus) Hulevesien hallinnassa tarvitaan huokosrakenne, joka johtaa vettä hyvin (riittävästi suuria gravitaatiohuokosia, yli 10 µm), mutta mahdollistaa myös veden pidättymisen kasveille käyttökelpoiseen muotoon ja kapillaarisen veden liikkumisen (riittävästi kapillaarihuokosia, 1-10 µm) sekä tarjoaa pieniin adsorptiohiukkasiin (alle 1 µm) pidättyneen adsorptioveden avulla varastoa ravinteille maan mururakenne ja biologinen aktiivisuus edistävät näitä tavoitteita. Tähän vaikuttaa mm. Leca-soran ja -murskeen soveltuvuus biologisille toiminnoille. Mururakenteessa hiukkasia on liimautuneena yhteen saveksen ja orgaanisen aineksen avulla. Mururakenne vaikuttaa maan huokoisuuteen murujen välille syntyy rakenteellista huokoisuutta. Maaperän monipuolinen eläinlajisto ja mikrobisto sekä juuristo ylläpitävät ja lujittavat hajottajaravintoketjujen ja liima-aineiden sekä sienirihmojen kautta mururakennetta. 8 Taulukko 3 Muita geoteknisesti huomioitavia asioita hulevesirakenteissa. Näkökulmat / ominaisuudet Maanpainemitoitus Uudisrakentaminen Korjausrakentaminen Materiaalien välinen rajapinta Vaikuttavat seikat/ materiaaliominaisuudet Suunnittelu ja toteutus Suunnittelu ja toteutus Raekoko Huomioon otettavia asioita Maarakenteiden painosta aiheutuva maanpaine kohdistuu tukirakenteeseen maan ja rakenteen rajapinnassa. Maanpaineen kuormittamia tukirakenteita ovat esimerkiksi tukimuuri, ponttiseinät, siltojen taustatäytöt ja perustukset. Hulevesien käsittely voi olla potentiaalista toteuttaa tukimuurien taustatäytöissä. Leca-sorasta tehtyjen rakenteiden oltava järkevästi toteutettavissa sekä teknis-taloudellisesti perusteltavissa. Rakennekokonaisuudet on oltava riittävän suuret, että toteutus on sujuvaa. Rakenteet on suunniteltava niin, että ne olisivat auki kaivettavissa sekä korjattavissa. Tähän soveltuu teknisesti esimerkiksi suodatinkangas N3. Suodatinkankaan käyttöä on kuitenkin epäröity avoimissa rakenteissa, joissa veden on tarkoitus suotautua päällysrakenteen läpi suodatinkankaan tukkeutuminen voi olla mahdollista. 4.3 Hulevesirakenteissa tarvittavia huleveden laadun hallinnan ominaisuuksia Huleveden laadun hallintaan vaikuttavat materiaalin biologiset, kemialliset, fysikaaliset ja termiset ominaisuudet, jotka vaikuttavat suoraan tai välillisesti huleveden laatuun (Taulukko 4.) Taulukossa 4. on esitettynä hulevesien laadun käsittelyyn tarvittavia materiaaliominaisuuksia, joiden pohjalta on tarkasteltu, mitä Leca-tuotteita voidaan soveltaa hulevesien hallinnan ratkaisuihin.

12 9 Taulukko 4 Tarvittavat materiaaliominaisuudet hulevesien laadun hallinnassa ja Leca-soratuotteiden hyödyntäminen rakenteissa. Näkökulmat / ominaisuudet Rakeiden sorptio-ominaisuudet Materiaalin sorptio-ominaisuudet lisäaineilla Materiaalin hydraulinen johtavuus ja vedenpidätyskyky Epäpuhtauksien hajottaminen Vaikuttavat materiaaliominaisuudet Rakeiden huokoisuus, rakeiden ominaispinta-ala, pintavaraus; ph Haitta-aineita sitovien sorbenttien määrä, tyyppi ja ominaispinta-ala; materiaalin ph ja hapetus-pelkistysolot Raekoko, raekokojakauma, tiiviys, huokoskokojakauma; materiaalin kestävyys ph, lämpötila, veden ja hapen määrä, hajotettavan aineen ominaisuudet, maamikrobit ja mikrobiologinen aktiivisuus, maaperän raekokojakauma; kasvillisuus Leca-soratuotteiden hyödyntäminen rakenteissa/ huomioon otettavia asioita Raemuotoisen Leca-soran ja Leca-murskeen ominaispinta-alassa on eroa. Osa raemuotoisen leca-soran huokosista on suljettuja. Tämä vaikuttaa teholliseen huokoisuuteen ja siten rakeiden sorptio-ominaisuuksiin. Kuitenkin kaikissa Leca-tuotteissa 90 % huokosista on avoimia. Leca-rakeiden pintavaraus vaihtelee ph:n suhteen. Pintavaraus vaikuttaa siihen, mitä aineita pinnoille pidättyy. Myös hulevedessä mahdollisesti oleva suola voi vaikuttaa sorptio-ominaisuuksiin. StormFilter -hankkeessa tehdyissä materiaalitesteissä Leca-murske (Leca 3-8 mm murske sekä Leca- 0-3 mm murske) pidätti tutkittuja metalleja (kupari, sinkki, lyijy) sekä fosforia paremmin kuin pyöreämuotoinen Leca-sora (Leca 2-4 mm pyöreä) (Wendling ym a). Murskemuotoinen pidätti ko. metalleista n % ja fosforista n. 90 %, kun pyöreämuotoinen pidätti metalleista n % ja fosforista n. 77 %. Leca-soran ja -murskeen ominaisuuksia on mahdollista muokata lisäaineilla, jolloin myöskin tuotteen hinta nousee. Esim. Leca + turve -seos voisi parantaa öljyjen pidättymistä. Materiaalin vedenjohtavuus ja vedenpidätyskyky vaikuttavat aikaan, joka hulevedellä kestää virrata hallintarakenteen läpi ja näin ollen myös reaktioaikaan, jona maaliuoksessa ja materiaalissa voi tapahtua huleveden laatuun vaikuttavia prosesseja. Haitta-aineiden biohajoamista suosivat olosuhteet, joissa haitta-aineita hajottavat mikrobit viihtyvät. Käytännössä rakenteen pintakerroksessa tulisi siten olla riittävästi happea, vettä ja ravinteita, sopiva lämpötila ja neutraalit olot. Syväjuurisen ja tiheän kasvillisuuden käyttö tehostaa haitta-aineiden vähentämistä monin tavoin. Vaikutusmekanismit liittyvät haitta-aineiden hajottamiseen, poistamiseen ja sitouttamiseen. Lisäksi mikrobeille muodostuu juuriston lähelle ympäröivää maarakennetta paremmat olot. 4.4 Tutkimustuloksia Leca-tuotteista hulevesirakenteissa StormFilter tutkimushankkeessa tehdyissä materiaalikokeissa tarkasteltiin erilaisten materiaalien kykyä pidättää hulevedessä olevia epäpuhtauksia ja haitta-aineita. Leca-tuotteiden osalta tutkittavina materiaaleina olivat Leca 0-3 mm murske, Leca 3-8 mm murske ja Leca 2-4 mm pyöreä. Kaikki materiaalit pidättivät hyvin kuparia, lyijyä, sinkkiä ja fosforia (puhdistusteho 90 %). Kloridia Leca-soratuotteet pidättivät n. 5 % (Wendling ym a) (Taulukot 5 ja 6).

13 10 Taulukko 5 Stormfilter-hankkeen kolumnikokeiden tutkimustuloksia. Pollutant type Cu 2+ Pb 2+ Zn 2+ PO 3-4 / P 5+ Pollutant Concentration (μg/l) 500 μg/l 1000 μg/l 2000 μg/l 500 μg/l Pollutant removal (mg/kg, g/m 3, %) mg/kg g/m 3 % mg/kg g/m 3 % mg/kg g/m 3 % mg/kg g/m 3 % Leca 0 3 mm crushed 30 7,9 98, ,1 98, ,7 97,8 28 7,4 89,5 Leca 2 4 mm round 27 8,0 99, ,1 99, ,9 98,5 25 7,4 89,5 Leca Filtralite P 0,5 4 mm 28 8,0 99, ,1 84, ,1 79,6 26 6,3 76,5 Taulukko 6 Stormfilter-hankkeen kolumnikokeiden tutkimustuloksia hyvin korkeilla haitta-ainepitoisuuksilla. Pollutant type Pollutant concentration (μg/l) Cu 2+ Pb 2+ Zn 2+ PO 4 3- / P μg/l μg/l μg/l 5000 μg/l Pollutant removal (mg/kg, g/m 3, %) mg/kg g/m 3 % mg/kg g/m 3 % mg/kg g/m 3 % mg/kg g/m 3 % Leca 0 3 mm crushed ,1 95, ,4 96, ,0 90, ,2 91,3 Leca 2 4 mm round ,3 96, ,2 97, ,0 89, ,8 93,0 Leca Filtralite P 0,5 4 mm 86 30,4 97, ,4 98, ,0 93, ,4 94,8 StormFilter -hankkeessa tehtiin myös sylinterikokeita erilaisista materiaaleista tehdyillä kerroksellisilla ja materiaaliseoksista tehdyillä suodattimilla hyvin korkeille haitta-ainepitoisuuksille. Lecatuotteiden osalta tutkittavina oli viisi kerroksellista rakennetta: 1) Leca 0-3 mm murske, kalkittu turve ja kuusibiohiili, 2) Leca 3-8 mm murske, kalkittu turve, rautaoksidipeitteinen kuusibiohiili, 3) rautaoksidipeitteinen Leca 3-8 mm murske, kalkittu turve, kuusibiohiili, 4) Leca 3-8 mm murske, kalkittu turve ja 5) Leca 3-8 mm murske, kuusibiohiili. Kaikki tutkitut materiaalit pidättivät yli 80 % suodattimeen johdetun huleveden kuparista, yli 84 % lyijystä, yli 50 % sinkistä ja n % fosforista. Sinkin osalta kerrosrakenne, jossa oli Leca-mursketta, kalkittua turvetta ja rautaoksidipeitteistä biohiiltä pidätti yli 96 % suodattimeen johdetun huleveden sinkistä, ja suodatin, jossa oli rautaoksidipeitteistä Leca-mursketta, kalkittua turvetta ja kuusibiohiiltä n. 79 % suodattimeen johdetun huleveden sinkistä. Kerrosrakenne, jossa oli pelkästään Leca-mursketta ja kuusibiohiiltä pidätti n. 50 % sinkistä. Muut tutkitut Leca-mursketta sisältävät rakenteet pidättivät n. 70 % sinkistä. Fosforin osalta kerrosrakenne, jossa oli Leca-mursketta, kalkittua turvetta ja rautaoksidikäsiteltyä kuusibiohiiltä pidätti yli 81 % rakenteeseen johdetun huleveden fosforista ja rautaoksidikäsitellystä Leca-murskeesta, kalkitusta turpeesta ja kuusibiohiilestä tehty rakenne n. 61 % fosforista. Pelkästään Leca-murskeesta, kalkitusta turpeesta ja kuusibiohiilestä tehty testirakenne pidätti n. 43 % fosforista (Wendling ym b). Rakenteen ikääntyminen vaikuttaa rakenteen ominaisuuksiin. Leca-soran osalta deville ym. (2017) ovat tutkineet erilaisilla kuvantamistekniikoilla uusien ja viisi vuotta vanhojen viherkattojen kasvualustamateriaalien ominaisuuksia. Leca-soraan perustuvassa kasvualustassa oli 80 paino-% Leca-soraa, 10 % kompostia ja 10 % hiekka-siltti-savi maata. Rakenteen ikääntyessä alustan hienoaineksen määrä lisääntyi ja huokoskoko pieneni. Hiukkaskoon mediaani d50 oli viisi vuotta ikääntyneessä näytteessä 0,42 mm ja huokoskoko 1,07 mm. Vastaavasti uudessa materiaalissa hiukkaskoko oli 2,53 mm ja huokoskoko 1,58 mm. Muutokset heijastuivat vedenpidätyskykyyn, joka oli ikääntyneessä rakenteessa suurempi kuin uudessa rakenteessa (uusi 21,2 ± 6,89 % v/v; ikääntynyt 28,5 ± 1,05 % v/v), mutta toisaalta esimerkiksi vuodenaikaiset erot olivat suurempia kuin ikääntymisestä johtuvat erot. Mallinnuksen perusteella rakenteen hydraulinen johtavuus kuitenkin pieneni rakenteen ikääntyessä (uusi 179 ± 205 mm/min; ikääntynyt 44.3 ± 31.8 mm/min). Rauta-, alumiini- ja mangaanihydroksidien sekä humuskolloidien peitot voivat lisätä mineraalien kykyä sitoa haitta-aineita (Heikkinen 2000). Esimerkiksi rautaoksidipeitteinen Leca-sora pidätti Kołodyńska (2003) tekemien sylinterikokeiden perusteella kuparia paremmin kuin vastaavasti käsitelty hiekka. Veden kuparipitoisuudella 50 µg/l, hiekkasuodattimen pidätystehokkuus oli n. 60 % ja Leca-sorasta tehdyn suodattimen n. 70 %. Suuremmilla veden kuparipitoisuuksilla (400 µg/l ja 660 µg/l) rautaoksidipeitteisen Leca-sorasuodattimen pidätystehokkuus oli n. 85 %. Molemmilla suodatinmateriaaleilla pidätystehokkuus kasvoi virtausnopeuden hidastuessa. Yleisesti sorbenteista orgaaninen aines sitoo tiukasti rautaa Fe 3+, kromia Cr 3+, lyijyä Pb 2+ ja elohopeaa Hg 2+ ja kohtalaisesti kadmiumia Cd 2+, nikkeliä Ni 2+ ja kobolttia Co 2+. Orgaaninen aines kykenee sen sijaan

14 sitomaan vain heikosti mangaania Mn 2+ ja sinkkiä Zn 2+. Savimineraalit sitovat tiukasti rautaa, mutta vain varsin kevyesti kobolttia, kadmiumia ja nikkeliä. Sen sijaan oksidit pystyvät sitomaan kaikkia metalleja varsin tiukasti ja erityisen hyvin kromia, lyijyä ja elohopeaa (Heikkinen, 2000). 11 Erikssonin (2013) pro gradu työssä testattiin putkitestein Leca 4-10 mm murskeen ja Leca mm pyöreän hydraulista johtavuutta. Testitulokset osoittivat, että molemmat materiaalit johtivat vettä hyvin; Leca-murskeelle läpäisevyyskerroin oli 10 cm/s ja pyöreämuotoisella Leca-soralla 36 cm/s. Buskleinin et al. (2014) viherkattotesteissä saatiin samankaltaisia tuloksia em. materiaaleille ja lisäksi he osoittivat, että sadetapahtuman aikana Leca-tuotteiden vähentämä valunnan määrä riippuu paitsi tuotteen koosta, myös kerrospaksuudesta. 100 mm materiaalikerrospaksuudella viherkaton valumakerroin oli Leca-murskeella 0,6 ja pyöreämuotoisella Leca-soralla 0,8 ja 200 mm materiaalikerrospaksuudella viherkaton valumakerroin oli Leca-murskeella 0,5 ja Leca-soralla 0,7. Tavanomaisen katon valuntakerroin on n Yhteenveto Leca-tuotteiden edut hulevesien hallinnassa tiivistettynä ovat: Leca-sora on lämpöeriste. Leca-soralla on mahdollista muokata tehokkaasti maaperään kohdistuvaa kuormitusta ja näin ollen esimerkiksi hallita rakenteen painumia. Leca-tuotteet pidättävät hyvin hulevesien yleisimpiä haitta-aineita. Leca-soralla voidaan parantaa heikolle maaperälle tehtävien penkereiden tai vastaavien rakenteiden vakavuutta. Leca-soran huokostilavuus ja erityisesti Leca-sora murskeen avoin huokostilavuus on suuri, jolloin veden varasto- ja johtamiskapasiteetti on hyvä. Leca-soran soveltamissa hulevesien hallinnassa on huomioitavaa: Mikäli eristekerroksen (Leca-tuote) päällinen rakennekerros on liian ohut, niin päällysrakenne voi muuttua ajoittain liukkaaksi sopivissa talviolosuhteissa. Leca-soran raelujuus on pienempi kuin tavanomaisilla kiviaineksilla ja näin ollen kestää heikommin staattisia ja dynaamisia kuormia. Erityisesti raemuotoiset Leca-tuotteet kelluvat sekä aiheuttavat nostetta. Leca-tuotteiden soveltaminen hulevesien hallintarakenteissa on suositeltavaa seuraaviin rakenteisiin ja kohteisiin, jotta Leca-tuotteita voidaan tavoitteiden mukaan hyödyntää monimuotoisesti tuotteen ominaisuudet ja rajoitteet huomioiden. Läpäisevät päällysteet: Suositeltavia suunnittelukohteita: Kohtuuliikenteiset ja kevytkuormitteiset pysäköintialueet pihat, torit, aukiot (tarvitaan kuitenkin hoitotoimia) Peli- ja liikunta-alueet Seuraavia haastavia suunnittelukohteita ei puolestaan suositella: Kevyen liikenteen väylät, joita hiekoitetaan usein ja jotka sisältävät usein paljon putkia ja muuta tekniikkaa Katualueet, jotka erottavat katurakenteen ja välialueet (esim. viherkaistat) erikseen Biosuodatusrakenteet: Suositeltavia suunnittelukohteita: paikoitusalueiden varret katujen varret (huomioitava kuitenkin hiekoitus ja siitä johtuva huolto) torialueet puistot ja piha-alueet Viherkatot Suositeltavia suunnittelukohteita: Pihakansiratkaisut

15 12 5. LECA-TUOTTEET HULEVESIEN HALLINNASSA 5.1 Hulevesien imeyttäminen ja suodattaminen Yleisenä lähtökohtana hulevesien hallinnassa pidetään hulevesien syntymisen vähentämistä. Syntyviä virtaamia voidaan vähentää sijoittamalla kaupunkirakenteeseen erilaisia läpäiseviä ja vedenkiertoa ylläpitäviä pintoja, joiden kautta hulevesi pääsee imeytymään maaperään, eikä muodosta pintavaluntaa, kuten kovilla, läpäisemättömillä pinnoilla. Erityisesti kasvillisuudella voidaan lisätä myös haihduntaa. Tässä luvussa on esitelty erilaisia rakenteita, joilla hulevesivirtaamien syntymistä voidaan ehkäistä. Luvussa esitellyt rakenteet keskittyvät hulevesien viivyttämiseen imeyttämällä. Hulevesiä suodattavia ja puhdistavia rakenteita on käsitelty luvussa Imeyttävät pinnat Imeyttäviä pintoja voidaan käyttää vähentämään hulevesivirtaamien syntymistä. Imeyttävä pinta voidaan toteuttaa käyttämällä esim. läpäisevää asfalttia tai betonia. Vesi imeytyy rakenteen pintakerroksen läpi ja sen alle on asennettu niin ikään vettä läpäiseviä kerroksia. Vesi voidaan kohteesta riippuen joko imeyttää maaperään pohjavedeksi tai johtaa salaojilla rakenteesta pois. Imeyttävät pinnat soveltuvat kohteisiin, joissa ei ole tarvetta hiekotukselle ja joilla ei esiinny voimakasta kulutusta. Lisäksi imeyttävät pinnat olisi hyvä asentaa kohteisiin, joissa valumavesien mukana ei kulkeudu runsasta määrää kiintoainetta. Käyttökohteina voivat olla esim. kovapintaiset pelikentät sekä pyöräväylät. Imeyttävissä rakenteissa on mahdollisuus parantaa myös huleveden laatua ja veden imeytyskykyä sekä veden varastokapasiteettia erilaisilla maaprofiileilla ja täytemateriaaleilla, kuten Leca-soratuotteilla Imeytyskaivannot ja -painanteet Imeytyskaivannot (Kuva 4) ovat avoimia rakenteita, joiden huokoinen täytemateriaali sallii veden hetkellisen varastoitumisen rakenteeseen ennen veden imeytymistä maaperään tai johtumista salaojia pitkin pois rakenteesta. Imeytyskaivannot voidaan rakentaa esimerkiksi avoimen kaivorenkaan sisälle sijoitettavan kivipesän muodossa. Imeytyspainanteet ovat kasvipeitteisiä maarakenteita, joissa vedelle on varattu maanpäällistä lammikoitumistilaa. Imeytyspainanne on tekniseltä toimintaperiaatteeltaan lähellä biosuodatuspainannetta, mutta imeytyspainanteen rakennekerrokset on valittu niin, että rakenne toimii optimaalisesti hulevesien viivytyksessä. Biosuodatusrakenteen pääasiallinen tehtävä on puolestaan puhdistaa hulevesiä. Imeytyskaivantoihin ja -painanteisiin johdetaan mahdollisimman puhtaita hulevesiä, sillä niiden haitta-aineiden pidätyskyky on usein huono suuripartikkelisen kiviaineksen vuoksi. Kiintoaineen kulkeutumista rakenteeseen tulee pyrkiä välttämään, jotta rakenne ei tukkeudu. Rakenteet sopivat hyvin esim. kattovesien viivyttämiseen. Leca-soratuotteilla voitaisiin kuitenkin parantaa imeytyskaivantojen ja -painanteiden vedenpuhdistuskykyä sekä lisätä veden varastokapasiteettia parantamalla maarakenteen huokostilavuutta. Samalla tiiviissä kaupunkirakenteessa voitaisiin mahdollisesti säästää tilaa pienemmän imeytyskaivannon johdosta, sillä kaivantoon tarvittava tilavuus riippuu myös materiaalin avoimesta huokostilavuudesta, mikä erityisesti Leca-murskeella on suuri.

16 13 Kuva 4 esimerkki avoimesta imeytyskaivannosta (vasemmalla) ja maanalaisesta imeytyskaivosta (oikealla) Läpäisevät päällysteet Läpäisevällä päällysteellä tarkoitetaan rakennetun ympäristön päällysterakennetta, jossa pintamateriaali läpäisee hulevettä ja pintamateriaalin alla olevat rakennekerrokset on suunniteltu kulkualustan kuormitusvaatimusten ohella myös hallittuun huleveden ohjaamiseen ja viivyttämiseen sekä mahdollisuuksien mukaan veden imeyttämiseen pohjamaahan. Läpäisevien päällysteiden tulee siten täyttää sekä alueen käytölle, että huleveden hallinnalle asetetut vaatimukset Perusrakenne Läpäisevän päällysteen (kantava päällyste) perusrakenneosat on esitetty Kuvassa 5. Päällyste voi olla pinnan läpäisevyyden osalta: a) Huokoinen päällyste, jossa pintamateriaali läpäisee vettä koko rakenteen pinnan alalta (esim. läpäisevä asfaltti). b) Puoliläpäisevä päällyste, jossa vettä ohjautuu rakennekerroksiin vain osasta pintamateriaalin alaa, tyypillisesti esimerkiksi kiveyksen leveistä saumoista. 1) Läpäisevä kiveys 2) Asennushiekka 3) Kantava ja jakava kerros 4) Suodatus- ja salaojakerros (sis. esim. Leca 4-32 mm pyöreä) 5) Pohjamaa 6) Suodatinkangas Kuva 5 Esimerkki vettä läpäisevän päällysteen (puoliläpäisevä päällyste) perusrakenteesta (oikealla oleva muokattu lähteestä Kling et al. 2015), jonka rakenteeseen on lisätty Leca-soraa. Pintamateriaalien alla olevien rakennekerrosten (kantava kerros ja jakava kerros) tulee täyttää sekä alueen käyttöön perustuvat kantavuusvaatimukset että kyetä johtamaan ja viivyttämään hulevettä hallintatavoitteiden mukaisesti. Rakenteen pohjaosassa olevan ns. vettä viivyttävän kerroksen huokostilavuus täyttyy hetkellisesti rakenteen mitoitussadetta vastaavissa sadetapahtumissa. Viivyttävä kerros voi olla osa jakavaa kerrosta tai kerroksen alapuolinen pengertäyttö. Vettä viivyttävästä kerroksesta veden voidaan antaa imeytyä joko kokonaan tai osittain pohjamaahan, mikäli imeyttämisen edellytykset täyttyvät. Rakenne on tällöin ns. avoin järjestelmä. Mikäli imeytymistä ei sallita ja rakenne on eristetty pohjamaasta kalvolla, puhutaan suljetusta järjestelmästä.

17 Tällöin suotautunut vesi ohjataan kokonaan salaojan avulla eteenpäin huleveden hallintajärjestelmässä (Kling ym. 2015). 14 Karkeiden rakennusmateriaalien vuoksi läpäisevien päällysteiden imeytyskyky säilyy kylmissäkin olosuhteissa ja siksi ne sopivat myös kylmiin ilmastoihin. Kylmässä ilmastossa lumien sulamisvedet muodostava merkittävän osan maaperään imeytyvästä vedestä, joten läpäisevän päällysteen imeytyskyvyn on säilyttävä riittävänä lumien sulamiskauden aja. Läpäisevän päällysteen on osoitettu kestävän pakkasta jopa paremmin kuin läpäisemättömän päällysteen. Läpäisevällä päällysteellä on pienempi riski pakkasen aiheuttamalle kelirikolle johtuen päällysteen alapuolisen maaperän korkeammasta vesipitoisuudesta, jonka vuoksi maaperässä on enemmän latenttia lämpöä. Latentin lämmön vuoksi pakkasjakso on läpäisevällä päällysteellä lyhyempi ja pakkanen ei tunkeudu niin syvälle maahan kuin läpäisemättömällä päällysteellä. Läpäisevän päällysteen sulamisprosessi tapahtuu nopeammin, koska sulamisvedet pääsevät imeytymään päällysteen läpi (Bäckström 2000). Päällysteen kunnossapidosta täytyy kuitenkin huolehtia ja kunnossapidon tulee olla säännöllistä, jotta päällysterakenne ei tukkeudu. Tulevaisuudessa läpäisevien päällysteiden tarve todennäköisesti kasvaa kaupunkien laajentuessa ja tiivistyessä sekä ilmastonmuutoksen vaikuttaessa sademääriin lisäävästi Käyttökohteet Vettä läpäiseviä päällysteitä voidaan käyttää Taulukon 7 mukaisissa kohteissa kylmän ilmaston olosuhteissa. Tärkeä huomioon otettava näkökulma on rakenteiden toimivuus ja turvallisuus talvella, johon taulukon 7 kohteet ennen kaikkea pohjautuvat. Taulukko 7 Läpäisevien päällysteiden käyttökohteet. Käyttökohde Peli- ja liikuntaalueet Torit ja aukiot Pihat Pysäköintialueet Vähäliikenteiset katualueet ja katujen välialueet Jalkakäytävät ja pyörätiet Kuvaus Suositellaan pääosin huokoisten (läpäisevä betoni, läpäisevä asfaltti) läpäisevien päällysteiden käyttöä. Suositellaan siltä osin, kun päällysteitä ei hiekoiteta ja läpäisevyyttä pystytään ylläpitämään hoitotoimilla ja huleveden hallintaketju voidaan suunnitella siten, että ympäröiville rakenteille ei aiheudu vaurioriskiä. Suositellaan silloin, kun päällysteen ylläpidosta ja rakenteen säilymisestä toimintakykyisenä pystytään huolehtimaan riittävästi ja huleveden hallintaketju voidaan suunnitella niin, että suotautuva vesi ei aiheuta vaurioitumisriskiä pihan muille rakenteille; lisäksi otettava huomioon piha-alueelta kertyvän huleveden laatu. Suositellaan kohteisiin, joiden liikennemäärät ovat kohtuullisia ja joissa suotautuvan huleveden laatu otetaan huomioon rakenteen toteutuksessa (hyvälaatuinen hulevesi: avoin - imeyttävä/viivyttävä rakenne; huleveden huono laatu ei mahdollista imeyttämistä: suljettu viivyttävä rakenne). Suositellaan siltä osin kuin näitä katuosia voidaan kustannustehokkaasti ylläpitää ja tarvittaessa avata/korjata läpäisevinä päällysteinä ja huleveden hallintaketju voidaan suunnitella siten, että ympäröiville rakenteille ei aiheudu vaurioriskiä. Suositellaan kohteisiin, joissa väyliltä kertyvää hulevettä ei voida hallita esim. avouomien tai viherkaistojen avulla; rakenteita ei hiekoiteta rakenteen huokosia tukkivalla materiaalilla ja niitä voidaan kustannustehokkaasti ylläpitää ja tarvittaessa avata/korjata. Muita potentiaalisia käyttökohteita ovat: kattoterassit/kattojen oleskelualueet kansipihojen päällysterakenteet

18 Läpäisevät päällysteet tukkeutuvat helposti mm. hiekoitushiekasta sekä pintavalunnan mukana kulkeutuvasta hienoaineksesta. Niitä ei siten kannata käyttää runsaasti hiekoitettavilla kulkuväylillä eikä alueilla, jonne valuu laajalti hulevettä ympäröiviltä alueilta. Läpäisevät päällysteet ovat lisäksi kulutuskestävyydeltään tavallisia päällysteitä heikompia, joten ne eivät myöskään sovellu kohteisiin, joissa on runsaasti pintamateriaalia kuluttavaa raskasta liikennettä. 15 Läpäiseviä päällysteitä ei tule käyttää, mikäli hulevedet sisältävät runsaasti epäpuhtauksia tai kemikaaleja ja rakenteen läpi suotautuvasta vedestä aiheutuu maaperän tai pohjaveden pilaantumisriski Vaadittavat geotekniset/maaperätekniset ominaisuudet läpäisevien päällysteiden maarakenteille Käytettäessä Leca-Leca-soraa läpäisevissä päällysteiden maarakenteissa tulee ottaa huomioon mm. seuraavat asiat: Pohjamaan ominaisuudet ja kuormitushistoria Huokosveden paine pohjamaassa Sallittu painuman suuruus ja painumaero Maanpinnan ja maakerrosten kaltevuus ja uomat rakenteen sivulla Mitoitusikä Pohja- ja/tai orsiveden sekä mahdollisen avoveden taso Rakenteen pinnan ja maapinnan välinen ero (pengerkorkeus) Viereiset rakenteet ja niiden perustukset Leca-soraa hyödynnettäessä läpäisevissä päällysteissä on huomioitava myös Taulukon 2 mukaiset ominaisuudet Leca tuotteiden käytön edut läpäisevissä päällysteissä Leca-tuotteiden vedenjohtavuus on ja vedenpidätyskyky ovat useita materiaaleja parempia, jolloin materiaali toimii hyvin hulevesien johtamisessa ja viivyttämisessä. Leca-murskeen ominaispinta-ala on suuri ja se kykenee pysyvästi pidättämään hulevedestä epäpuhtauksia pintahuokosiinsa. Tavalliseen murskeeseen verrattuna Leca-murskeen voidaan siten olettaa parantavan suotautuvan huleveden laatua, jolloin sen käyttö voisi olla perusteltua erityisesti paikoitusalueiden tai katualueiden läpäisevissä päällysteissä (avoin tai suljettu järjestelmä). Leca-tuotteet keventävät rakenteita, jonka vuoksi voisivat soveltua rakennekerroksiksi kattoterassien ja kansipihojen oleskelualueiden päällysteisiin (samalla sovelletaan viherkattojen huleveden hallinnan periaatteita). Leca-sora on lämpöeriste, jolla voidaan ohentaa tarvittaessa esimerkiksi putkijohtojen peitesyvyyksiä. Lämmöneristävyys parantaa todennäköisesti hulevesien imeyttämistä läpäisevien päällysteiden kautta myös talviolosuhteissa Viherkattorakenteet Viherkattojen avulla voidaan vähentää hulevettä runsaasti muodostavia kattopintoja sekä mahdollisesti puhdistaa sadevedessä esiintyviä epäpuhtauksia. Katoissa voidaan hyödyntää monimuotoisesti kasvillisuutta sekä erilaisia maa-aineksia ja kierrätysmateriaaleja. Myös Leca-tuotteita on hyödynnetty viherkatoissa kasvualustana sekä vettä viivyttävänä, varastoivana ja puhdistavana materiaalina (Kuva 6).

19 16 Kuva 6 Viherkattoja, joissa on hyödynnetty kasvualustan osana Leca-soraa. Viherkattoihin liittyen on tuotettu useita erilaisia ohjeistoja ja aiheeseen liittyen tehdään paljon tutkimustyötä. Mm. viides ulottuvuus tutkimusohjelman tavoitteena on löytää olosuhteisiimme parhaita mahdollisia kestävän kehityksen mukaisia viherrakentamisen ratkaisuja (University of Helsinki, 2018). Myös Leca Finlandilla on ohjeistukset Leca-tuotteiden käyttöön viherkatoissa (Leca, 2016). Viherkatoissa Leca-tuotteilla on todettu olevan vesiä viivyttävä vaikutus ja valunnan viivyttyminen vaihtelee myös tuotteen mukaan (Kuvat 7 ja 8). Kuva 7 Tunnin aikana muodostuva kokonaisvaluma Leca-tuotteita sisältävissä katoissa vs. vertailukatossa.

20 17 Kuva 8 Valuman intensiteetti Leca-tuotteita sisältävissä katoissa vs. vertailukatossa. Rakennustiedon viherkattoja käsittelevissä ohjekorteissa (v.2016) viherkatot ja kansipuutarhat luokitellaan neljään päätyyppiin rakenteessa käytettävän kasvillisuuden perusteella: maksaruohokatto niitty/ketokatto heinäkatto kattopuutarha (katto- ja kansipuutarhat) Rakennustietoa on tuottanut viherkatoista kolmen ohjekortin sarjan (v. 2016): RT Viherkatot ja katto- ja kansipuutarhat, periaatteet RT Viherkatot ja katto- ja kansipuutarhat, kasvillisuus ja kasvualusta RT Viherkatot ja katto- ja kansipuutarhat, rakenteet Ohjekorteissa esitellään kattavasti viherkattojen merkitystä ja periaatteita, kasvillisuutta ja kasvualustaa sekä kattorakenteita ja rakentamista (Rakennustieto, 2018). Icopal Green Viherkattojen suunnitteluohjeissa (2010) esitetään viherkattorakenteita loiville katoille. Viherkattotyyppejä ohjeistossa ovat: luonnonmukainen Icopal Green viherkatto helppohoitoinen Icopal Green kattopuutarha Icopal Green kattopuutarha Ohjeistossa esiteltävissä rakenteissa Leca-soraa on käytetty kasvualustassa (Kekkilä Viherix) Biosuodatusrakenne Huleveden hallintaketjussa biosuodatusrakenne sijoittuu pienvaluma-alueiden hallintamenetelmäksi, lähelle huleveden syntypaikkaa. Hulevesien imeyttäminen suodattavien rakenteiden läpi paitsi viivyttää, myös vaikuttaa huleveden laatuun. Veden suotautuessa imeytysrakenteen maakerrosten läpi, vesi puhdistuu haitta-aineista maaperän fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten ominaisuuksien ansiosta. Lisäksi biosuodatusrakenteissa myös kasvillisuus vaikuttaa veden laatuun parantavasti. Kaupunkiympäristössä biosuodatusrakenne sisältää myös kaupunkien tiivistyessä yhä tärkeämmän monitoimisen sinivihreän infran näkökulman tarjoamalla kasvillisuuden kautta elinympäristöä parantavia ekosysteemipalveluita, kuten parannusta kaupunki-ilmaan ja pienimastoon sekä viihtyisyyttä kaupunkitilaan.

21 Perusrakenne Biosuodatusrakenteen rakennekerrokset ja perusrakenne on esitetty Kuvassa 9. Kasvu- ja suodatuskerros on rakenteen toiminnan kannalta keskeisin rakennekerros. Kerroksen tehtävänä on mahdollistaa huleveden suotautumisnopeus, joka palvelee sekä huleveden määrän- että laadunhallintaa. Samalla kerroksen tulisi tarjota kasvumahdollisuudet elinvoimaiselle kasvillisuudelle, joka osaltaan ylläpitää rakenteen toimintakykyä sekä vähentää ja puhdistaa suotautuvaa hulevettä. Rakenteen rakennekerroksia ja rakenneosia säätämällä on mahdollista toteuttaa huleveden laatuun eri tavoin vaikuttavia biosuodatusrakenteita. Vesi- ja lämpöolot rakenteessa ovat hyvin vaihtelevat ja rakenteellisen toimintakyvyn tulisi säilyä olosuhdemuutoksissa. Taulukkoon 8 on koottu biosuodatusrakenteen kasvu- ja suodatuskerrokselle tärkeitä ominaisuuksia Kuva 9 Biosuodatusrakenteen perusrakenne ja periaatteet sekä esimerkit, missä kerroksessa ja millaisia Leca-tuotteita voidaan rakenteessa hyödyntää. Kasvu- ja suodatuskerroksen alle voidaan asentaa ns. siirtymäkerros, jonka tarkoituksena on rakenteellisesti vaihtaa vaiheittain kasvu- ja suodatuskerros salaojakerrokseen. Joissain toteutuksissa kerrosten välissä on käytetty suodatinkangasta. Kankaiden tukkeutuminen on kuitenkin mahdollista, jolloin myös rakenteen toiminta muuttuu alkuperäisestä. Nykyisin toteutettavissa rakenteissa suodatinkankaista on luovuttu ja kerrosten välissä käytetään siirtymäkerrosta. Salaojakerroksen tehtävänä on kerätä rakenteen läpi suotautunut hulevesi ja imeyttää se mahdollisuuksien mukaan pohjamaahan tai mikäli imeyttäminen ei ole mahdollista, johtaa se salaojan kautta kokonaan eteenpäin hulevesijärjestelmässä. Rakenteessa hallittavan ja käsiteltävän huleveden määrää säädellään lammikoitumistilalla ja ylivuotorakenteella. Lammikoitumistila on yleensä n. 150 mm ja sen oletetaan tyhjenevän ennen seuraavaa sadetapahtumaa (muutaman tunnin vuorokauden aikana). Ylivuotorakenne varmistaa suodatusrakenteen toimintaa ohjaamalla mitoitustilavuutta suuremmat vesimäärät suodatuksen ohi suoraan eteenpäin hulevesijärjestelmässä.

22 19 Taulukko 8 Biosuodatuksen kasvu- ja rakennekerroksille tärkeitä piirteitä. Kasvu- ja suodatuskerroksen rakennepiirteitä Hyvä vedenläpäisevyys ja kestävä maan rakenne Veden riittävä viipymä - vedenpidätyskyky Kasveille käyttökelpoinen vesi - vedenpidätyskyky Maan rakenne Rakenteen biologisen aktiivisuuden tukeminen Sorbentit Vedenläpäisevyyden tulee säilyä eli rakenteessa ei saa tapahtua liiallista tiivistymistä, vaan tarvitaan huokoisena pysyvä maarakenne. Huokoisuuteen vaikuttavat mm. kivennäisaineksen raekokosuhde sekä rakenteen orgaanisen aineksen ominaisuudet Tähän vaikuttavat mm. rakenteen huokoston huokoskokojakauma sekä rakenteen orgaaninen aines. Rakenteessa tulee olla vettä varastoitavissa ja saatavissa kasveille ja muulle elolliselle. Tähän ominaisuuteen vaikuttaa rakenteen vedenpidätyskyky. Rakenteen tulee tarjota kestävää ja tukevaa kiinnittymispintaa kasvillisuudelle. Tähän vaikuttavat mm. rakenteen tiiviys ja rakenteen raekokosuhde. Tasarakeinen karkea materiaali tiivistyy heikosti ja on liian irtonaista Rakenteessa tulee olla riittävästi ravinteita ja sen tulee tukea ravinnereaktioita, joilla tuetaan rakenteen elinvoimaista kasvillisuutta ja elollisuutta. Tähän vaikuttavat ravinteisuuden lisäksi myös mm. rakenteen maahiukkasten ominaispinta-ala, varaus ja ph. Rakenteessa tulee olla riittävästi sellaisia maa-aineksia, jotka mahdollistavat erilaisia huleveden laatuun vaikuttavia prosesseja Käyttökohteet Biosuodatusrakenteen etuna on sen rakenteellinen joustavuus. Rakenne voidaan sovittaa puistoihin piha-alueille katujen varsille paikoitusalueille torialueille Katuympäristöön sijoittuvia biosuodatusrakenteita on suunniteltu ja toteutettu Suomessakin viime vuosina enenevissä määrin. Rakenne on mahdollista toteuttaa katuympäristössä välikaistalle (esim. Vantaan Meiramitien biosuodatusrakenteet) tai vaikkapa kadunvarsipysäköintiin lomittuen (esim. Jyväskylän Puutarhakatu, GreenStreet). Rakenne voidaan rajata ympäröivistä rakenteista erilliseksi käyttämällä rakenteen reunoilla ja pohjalla sopivaa vesieristettä, esim. bentoniittimattoa. Tämä mahdollistaa suotautuvan veden tarkan ohjaamisen ja rakenteen sovittamisen siten myös melko kapeaan katutilaan. Biosuodatusrakenne voidaan sijoittaa myös paikoitusalueiden yhteyteen sekä piha-alueiden huleveden hallintamenetelmäksi. Piha-alueiden osalta voi kuitenkin olla tarpeen lisätä rakenteeseen esikäsittelymenetelmäksi öljynerotuskaivo tai muu esikäsittelymenetelmä, jos piha-alueella on erityisiä huleveden laaturiskejä (esim. teollisuus- ja logistiikkatontit). Biosuodatusrakenteen sijoittamisessa on otettava huomioon, että asentamisen ja kasvillisuuden sekä kasvu- ja suodatuskerroksen vakiintumisen jälkeen rakenteen kaivamista tulisi välttää. Rakenne ei siten sovellu sijoitettavaksi alueelle, jossa maarakenteissa on runsaasti huollettavia teknisiä järjestelmiä.

23 Rakenteessa käytettävien materiaalien ominaisuudet Leca-tuotteiden ominaisuudet Kasvu- ja suodatuskerros muodostuu toiminnallisesti kolmesta osasta: kiinteästä maamatriisista, maanesteestä ja maan kaasuseoksesta (Kuva 10). Näillä kaikilla on merkitystä rakenteen suodatustehoon, ja osien ominaisuudet ja suhteet myös vaihtelevat rakenteen olosuhteiden ja erilaisten rakenteessa tapahtuvien prosessien tuloksena. Kuva 10 Kasvu- ja suodatuskerroksen osat ja osien suhteet Leca tuotteiden käytön edut biosuodatusrakenteissa Leca-sora tuo rakenteeseen kuormitusta ja olosuhteiden vaihtelua kestävää runkoa. Tämä on rakenteen pitkäaikaisen toimivuuden näkökulmasta hyvin tärkeä piirre. Tavalliseen soraan verrattuna rakeiden ominaispinta-ala eli käytännössä reagoiva pinta on Lecamurskeessa merkittävästi suurempi; toimii näin ollen rakenteessa myös suodattavassa tehtävässä sekä edistää kasvualustan biologista aktiivisuutta tarjoamalla pintaa ja huokostoa esim. mikrobistolle. Rakeiden osalta on kuitenkin otettava huomioon, että Leca-soran tuotantoprosessi tuottaa pyöreitä rakeita, joissa on kova ulkokuori, mutta sisäiset huokoset ovat yhteydessä toisiinsa. Tämän vuoksi suodattavissa rakenteissa on suositeltavaa käyttää Leca-mursketta, jossa huokoset ovat rakeiden murskauksella osin avattu ja aineiden pidättymiseen vaikuttava ominaispinta-ala on suuri. Huokosien avaaminen myös estää keveiden rakeiden kellumista vedessä. StormFilter tutkimuksessa Leca-tuotteet ovat olleet suodatuskokeissa vähintään samaa tasoa turpeen ja biohiilen kanssa lyijyn, kuparin, sinkin ja fosforin pidättäjänä. 5.2 Hulevesien viivytys Hulevesien viivytysrakenteiden pääasiallisena tarkoituksena on nimensä mukaisesti viivyttää hulevettä ja lieventää sateiden aiheuttamia virtaamapiikkejä. Viivytysrakenteita voidaan rakentaa sekä maan päälle että maan alle. Maanpäällisiä rakenteita ovat esim. viivytysaltaat, -lammikot ja painanteet ja maanalaisia rakenteita hulevesikasetit, ylimitoitetut putket sekä erilaiset viivytyskaivannot. Maanpäälliset viivytysrakenteet toimivat siten, että rakenteissa on vedestä vapaa tyhjätilavuus, joka täyttyy sateen aiheuttaman virtaaman aikana. Vesi voidaan johtaa viivytysrakenteeseen joko pintavaluntana tai salaoja- tai hulevesiputken kautta. Purkuvirtaamaa säädellään erilaisten rakenteiden avulla, jotta vesi saadaan viipymään rakenteessa halutun ajan (Kuva 11). Tällaisia virtaamansäätörakenteita voivat olla esim. erilaiset patorakenteet sekä purkuvirtaaman mukaan mitoitetut purkuputket.

24 Maanalaisten viivytysrakenteiden toimintaperiaate on samanlainen kuin maanpäällisissä rakenteissa. Rakenteen sisällä on tyhjätilavuutta, joka täyttyy sateen aiheuttaman virtaaman aikana ja tyhjenee hallitusti sallitun purkuvirtaaman mukaisesti. Maanalaisiin rakenteisiin vesi johdetaan joko salaoja- tai hulevesiputken kautta. Purku tapahtuu niin ikään putkiyhteellä ja purkuvirtaamaa voidaan hallita joko purkuputken mitoituksella tai virtaamankuristuskaivolla. 21 Kaikki viivytysrakenteet suunnitellaan niin, että ne tyhjenevät sadetapahtumien välissä. Näin rakenne on valmis vastaanottamaan ja viivyttämään seuraavan sadetapahtuman aiheuttaman virtaaman. Kaikkiin rakenteisiin tulee lisäksi suunnitella hallittu ylivuoto. Leca-tuotteita voidaan hyödyntää esim. altaan imeytyspohjana tai esimerkiksi altaassa olevana suodatuskaistana, jolloin vettä saadaan sekä imeytettyä että puhdistettua. Kuva 11 Esimerkki hulevesien viivytys- ja laskeutusaltaasta. jossa Leca-soraa tai -mursketta voidaan hyödyntää esimerkiksi maaperään imeyttävänä ja vettä puhdistavana altaan pohjarakenteena. 5.3 Hulevesien johtaminen Hulevesiä voidaan johtaa hulevesiviemäreiden lisäksi monenlaisissa avojärjestelmissä (Kuva 12). Avojärjestelmiä ovat mm. avo-ojat, hulevesikourut sekä viherpainanteet. Maanpäälliset johtamisrakenteet ovat putkijärjestelmää varmempia tulvatilanteissa sekä mahdollistavat veden tuomisen osaksi näkyvää kaupunkikuvaa. Avojärjestelmiä voidaan muokata myös viivyttäviksi, esimerkiksi lisäämällä uoman meanderointia. Hulevesiä on mahdollista johtaa myös maanalaisissa kaivannoissa, jotka on täytetty karkealla, veden virtauksen mahdollistavalla aineksella. Tällaisissa maanalaisissa johtamisjärjestelmissä voidaan hyödyntää Leca-soraa, joka mahdollistaa veden puhdistumisen sen ollessa virratessaan kosketuksissa Leca-soran kanssa. Leca-tuotteita voidaan hyödyntää hulevesien johtamisrakenteissa myös vettä imeyttävänä ja johtavana materiaalina. Kuva 12 Hulevesien johtamisessa voidaan hyödyntää Leca-soraa esimerkiksi uoman salaojakerroksessa.

25 22 6. TYYPPIRATKAISUT 6.1 Tyyppiratkaisu 1: Biosuodatusrakenne Rakenteet kuvaus ja käyttökohteet Biosuodatuksessa hulevesi johdetaan kasvipeitteiseen maarakenteeseen, jossa erilaiset maaperän ja sen mikrobiston sekä rakenteen kasvillisuuteen prosessit viivyttävät, vähentävät ja puhdistavat hulevettä. Biosuodatusrakenteita voidaan hyödyntää monin paikoin, mm. katualueella katujen keskikaistoilla tai katujen reuna-alueilla, parkkipaikoilla sekä piha-alueilla Rakennekerrokset Biosuodatuksen perusrakenne muodostuu seuraavista rakenneosista: kasvillisuus lammikoitumistila kasvu- ja suodatuskerros siirtymäkerros salaojakerros (sis. mahdollisesti salaojaputken) ylivuotorakenne Kasvillisuudella on biosuodatusrakenteessa monia tehtäviä. Kasvit suojaavat ja sitovat maanpintaa ja vähentävät siten maaperän tiivistymistä ja eroosiota. Kasvien juuret muokkaavat maaperää ja ylläpitävät näin maakerrosten huokoisuutta ja maaperän vedenjohtokykyä. Kasvit vähentävät huleveden määrää haihduttamalla ja poistavat rakenteeseen tulevia ravinteita sekä haitta-aineita. Lisäksi kasvillisuus luo kaupunkitilaan viihtyisyyttä sekä parantaa pienilmastoa ja ilmanlaatua. Biosuodatukseen valitaan kasvilajeja, jotka sietävät rakenteen vaihtelevia kosteusoloja (kuivuus ajoittainen tulviminen), eivätkä ole kasvualustan ravinteisuuden suhteen vaateliaita. Rakenteeseen muodostuu myös luontaisesti erilaisia kasvukohtia, joita ovat esim. lammikoitumistilan ajoittain tulviva pohjaosa ja rakenteen reunan kuivemmat osat. Erilaiset kasvukohdat tulee ottaa huomioon istutussuunnittelussa. Rakenteen pinnalla olevan lammikoitumistila on tyhjätilavuutta, johon rakenteeseen tulevaa vettä mahtuu väliaikaisesti ja hetkellisesti kertymään ennen kuin se imeytyy rakenteen maanalaisiin kerroksiin. Lammikoitumistila toimii rakenteessa viivytystilavuutena, joka tyhjenee vuorokauden sisällä. Kasvillisuuden ja lammikoitumistilan alla rakenteessa on kasvu- ja suodatuskerros, jossa tapahtuvat rakenteen toiminnan kannalta oleelliset vettä puhdistavat prosessit. Tässä kerroksessa hyödynnetään Leca-mursketta, joka toimii kerroksessa hulevettä varastoivana tyhjätilavuutena sekä hulevettä puhdistavana elementtinä. Leca-murskeen joukkoon sekoitetaan kivennäismaata ja 6-10 painoprosenttia orgaanista ainesta. Esimerkki biosuodatuksen kasvu- ja suodatuskerroksen kivennäisaineksen rakeisuuskäyrästä sekä eri maalajitteiden merkityksestä rakenteen ominaisuuksiin on kuvassa 13. Biosuodatuksen kasvu- ja suodatuskerroksen orgaaniseksi aineeksi sopivat esim. kypsä lehti-/oksakomposti ja saraturve. Kompostia käytettäessä on aina syytä varmistaa kompostin laatu ja ominaisuudet (mm. kypsyys ja ravinteisuus) ennen käyttöä.

26 23 Saves alle mm: tarvitaan vähän (n. 5%) mm. mururakenteen muodostumiseen ja ravinteiden pidätyskyvyn vuoksi Hiesu: huonoja ominaisuuksia vedenhallinnan ja kasvualustan näkökulmasta à ei suosita biosuodatuksen kasvualustassa Hieta: hieno hieta: vaikuttaa vedenpidätyskykyyn ja routaantumiseen; kohtalainen ravinteiden pidättyminen; lajitteella on jonkin verran juoksuominaisuuksia à tarvitaan jonkin verran (n. 10-(15) %); karkea hieta: lajite on kuohkeaa, ei kuoretu ja se läpäisee hyvin vettä à kannattaa suosia (n. 25 %) Hiekka: johtaa hyvin vettä, toisaalta kuivattaa kasvualustaa; vaikuttaa lämpötalouteen à suositaan, etenkin hieno hiekka (n. 30 %), karkeaa hiekkaa (n. 10%) Sora: luo runkorakennetta à (n. 10 %) Kuva 13 Esimerkki kasvu- ja suodatuskerroksen kivennäisaineksen rakeisuuskäyrästä ja eri maalajitteiden merkitys rakenteen ominaisuuksiin Kasvu- ja suodatuskerroksen alla on siirtymäkerros, joka on ylempiä kerroksia karkeampaa maaainesta. Siirtymäkerros estää ylempien kerrosten hienompirakeisen materiaalin huuhtoutumisen alimpaan salaojakerrokseen ja sitä kautta rakenteen ulkopuolelle. Siirtymäkerros on mahdollista korvata suodatinkankaalla, joka asennetaan kasvu- ja suodatuskerroksen sekä salaojakerroksen väliin. Alin kerros eli salaojakerros on rakenteen karkeinta ainesta ja sen tehtävänä on johtaa vedet pois rakenteen pohjalta, ellei niitä pystytä imeyttämään suoraan alapuoliseen maaperään. Salaojakerrokseen voidaan asentaa lisäksi salaojaputki tehostamaan veden kulkeutumista. Salaojakerroksessa voidaan hyödyntää Leca-soraa. Rakennekerrosten raekoon maaperän kerrosten välillä tulee kasvaa ylähäältä alaspäin. Mikäli kerroksen raekoko on pienempi kuin sen yllä olevan kerroksen ja aines on myös helposti kelluvaa (kuten Leca-tuotteet voivat olla), on kerrosten väliin suositeltavaa asettaa suodatinkangas. Biosuodatusrakenteeseen tulee aina suunnitella hallittu ylivuoto. Rakennekerrosvaihtoehtoja puistoalueella Vaihtoehdot (VE1-VE3) pohjautuvat raekoon kasvuun syvyyssuunnassa tai vaihtoehtoisesti suodatinkankaan käyttöön, mikäli maakerroksen raekoko on yläpuolella olevaa kerrosta pienempi. Eri vaihtoja voidaan soveltaa kohdekohtaisesti. VE1 (Kuvat 14 ja 15): Suodattava kasvualusta mm: Leca 0-8 mm murske tai Leca 3-8 mm murske, 30 % Leca-tuotetta ja 70 % muuta kasvualustaa, joka muodostuu kivennäisaineksesta ja orgaanisesta aineksesta (esim. saraturve + lehti-/oksakomposti). Siirtymäkerros 200 mm: sepeli #5-32 mm Salaojakerros 250 mm: Leca 4-32 mm pyöreä

27 Kuva 14 Esimerkki puistoalueen biosuodatusrakenteen (VE1) rakennekerroksista. 1 = Suodattava kasvualusta mm: Leca 0-8 mm murske tai Leca 3-8 mm murske, 30% Leca-tuotetta ja 70 % muuta kasvualustaa, 2 = Siirtymäkerros 200 mm: sepeli #5-32 mm, 3 = Salaojakerros 250 mm: Leca 4-32 mm pyöreä. 24

28 25 Kuva 15 Esimerkki puistoalueen biosuodatusrakenteen (VE1) poikkileikkauksesta (kantamaton kasvualusta). VE2: Suodattava kasvualusta mm: Leca 0-8 mm murske tai Leca 3-8 mm murske, 30 % Leca-tuotetta ja 70 % muuta kasvualustaa, joka muodostuu kivennäisaineksesta ja orgaanisesta aineksesta (esim. saraturve + lehti-/oksakomposti). Siirtymäkerros 200 mm: sepeli #3-10 mm Salaojakerros 250 mm: Leca 3-8 mm murske VE3: Suodattava kasvualusta mm: Leca 0-8 mm murske tai Leca 3-8 mm murske, 30 % Leca-tuotetta ja 70 % muuta kasvualustaa, joka muodostuu kivennäisaineksesta ja orgaanisesta aineksesta (esim. saraturve + lehti-/oksakomposti). Siirtymäkerros 200 mm: sepeli #4/10 mm tai #5/32 mm Suodatinkangas Salaojakerros 250 mm: Leca-murske #4/10 mm Leca 4-32 mm pyöreä + sekaan 5-15 % Leca 3-8 mm murske

29 26 Rakennekerrokset katualueella (Kuvat 16 ja 17) Suodattava kasvualusta mm: Leca 0-8 mm murske tai Leca 3-8 mm murske, 30 % Leca-tuotetta ja 70 % muuta kasvualustaa, joka muodostuu kivennäisaineksesta ja orgaanisesta aineksesta (esim. saraturve + lehti-/oksakomposti). Siirtymäkerros 200 mm: sepeli #5-32 mm Kantava kasvualusta 500 mm: sepeli #80 mm 80 %, orgaaninen aines 10 % Leca 3-8 mm murske 10 % Salaojakerros 250 mm: Leca 4-32 mm pyöreä (kohteen mukaan voidaan mahdollisesti lisätä sekaan 5-15 % Leca 3-8 mm murske) Mikäli katualueen viherkaista on kapea, voidaan kantavaa kasvualustaa jatkaa katualueen alle, jolloin kasvien juurilla on enemmän kasvutilaa. Leveällä viherkaistalla biosuodatusrakenne voidaan myös eristää ympäröivästä kadun maaperästä. Kuva 16 Esimerkki katualueen nk. eristetystä biosuodatusrakenteesta, joka sisältää vaadittavan kantavan kasvualustan. Biosuodatusrakenteen rakennekerroksista 1 = kasvualusta, sis. 30% Leca 0-8 mm murske tai % Leca 3-8 mm murske + 70% kivennäismaa+org.aines -sekoitus, 2 = siirtymäkerros, sepeli #5-32 mm, 3 = kantava kasvualusta (sis. 80 % sepeli # % orgaanisen aineen ja Leca-soran sekoitusta), 4 = salaojakerros, % Leca 4-32 mm pyöreä. Kerrosten 3 ja 4 välissä käytetään suodatinkangasta N3.

30 27 Kuva 17 Esimerkki katualueen nk. eristetystä biosuodatusrakenteen poikkeileikkauksesta (kantava kasvualusta katualueella) Mitoitus Biosuodatusrakenteen mitoituksessa oleellista on pyrkiä käsittelemään mahdollisimman suuri osa vuotuisesta sadannasta. Rakennetta ei mitoiteta harvinaisille rankkasadetilanteille. Biosuodatusrakenteen mitoituksessa tulisi pyrkiä siihen, että rakenteen päälle lammikoituva vesi imeytyy rakenteen alempiin kerroksiin viimeistään vuorokauden sisällä sadetapahtuman alusta. Näin ollen rakenteeseen saadaan tyhjätilavuutta viivyttämään seuraavan sadetapahtuman vesiä. Lammikoitumissyvyydet ovat suhteellisen matalia, cm. Biosuodatuksen maanalaiset kerrokset mitoitetaan niin, että mitoitusvesimäärä mahtuu rakennekerrosten huokostilaan. Vettä varastoivan kerroksen paksuus voidaan mitoittaa seuraavalla kaavalla: h= Kaavassa h on kerrospaksuus (m), V mit mitoitusvesimäärä (m 3 ), n arvioitu huokostilavuus ja A alueen pinta-ala (m 2 ). Rakenteen päälle tuleva lammikoitumistila mitoitetaan niin, että sen vesitilavuus on maksimissaan 25 % mitoitusvesimäärästä. Esimerkkejä 1 ha kokoisen valtaosin asfaltilla päällystetyn parkki- ja tiealueen Leca-soraa hyödyntävän biosuodatusrakenteen (A = 3 % valuma-alueen eli tie- ja parkkialueen pinta-alasta) suodattavan kasvualustan (30 % Leca-mursketta, kasvualustan keskimääräinen huokoisuus 0,6) kerrospaksuuksista erilaisilla mitoitussateilla on Taulukossa 9. Mitoituksessa on huomioitu ilmastonmuutoksen aiheuttama lisä sademäärissä sekä biosuodatusrakenteen lammikoitumistilavuus 25 % mitoitussateesta.

31 28 Taulukko 9 Esimerkkikerrospaksuuksia suodattavalle kasvualustalle, jossa on Leca-mursketta 30 % Tarvittava suodattavan kasvualustan kerrospaksuus h (m) erilaisilla mitoitussateilla (1 ha kokoisen parkkialueen Leca-tuotteita hyödyntävä biosuodatusrakenne) sateen kesto toistuvuus 10 min 30 min 1 h 2 h kerran 1 vuodessa 0,32 0,51 0,68 1,06 kerran 5 vuodessa 0,58 0,91 1,13 1,70 kerran 10 vuodessa 0,69 1,09 1,36 2, Rakentaminen Rakentaminen on suositeltavaa tehdä kuivana ajanjaksona ja kasvukauden alussa, jolloin kasvillisuus ehtii juurtumaan rakenteeseen ennen talvea ja sulamisvesiä. Kasvien kasvattamiseen tulisi käyttää siementen sijaan taimia, jolla varmistetaan kasvien nopea juurtuminen. Ennen vesien johtamista rakenteeseen, sen tulisi antaa stabiloitua ja kasvien juurtua vähintään joidenkin viikkojen ajan. Näin estetään myös kevyen aineksen, kuten Leca-soran, huuhtoumista rakenteesta. Biosuodatusrakenteet tulisi suojata rakentamistoimintojen aikaiselta tiivistymiseltä ja rakentamiseen liittyviltä kasvaneilta kiintoainehuuhtoumilta. Kantavan kasvualustan hienoaineksisempi osuus (orgaaninen aines + Leca-murske) sekoitetaan sepeliin paikan päällä levittämällä hienompaa ainesta sepelikerroksen päälle ja huuhtomalla se kantavaan kasvualustaan. Mikäli salaojakerroksessa käytetään myös hienompaa Leca-mursketta, tulisi sekin huuhdella suurempirakeisen aineksen sekaan samoin menetelmin Kunnossapito ja käyttöikä Kunnossapitotoimenpiteet kohdistetaan kaikkiin biosuodatusrakenteen osiin. Biosuodatusrakenteen pintakerroksesta poistetaan kiintoaines ja roskat. Poistotiheys riippuu biosuodatusrakenteen valuma-alueen ominaisuuksista, jotka vaikuttavat kertyvän kiintoaineksen määrään. Jos rakenteeseen liittyy sakkapesällisiä kaivoja, joihin tulevan veden kiintoainetta kerätään, tulee sakkapesät tyhjentää säännöllisesti. Lisäksi rakenteeseen liittyvää salaojaverkostoa voidaan painehuuhdella puhtaaksi kertyneestä kiintoaineesta. Suodattavan ja viivyttävän kerroksen vaihtaminen voi olla tarpeen tietyin väliajoin. Ylivuotoreitin toimivuudesta on pidettävä huolta. Biosuodatusrakenteiden käyttö on alkanut laajentua maailmalla vasta 2000-luvun jälkeen, joten niiden käyttöiästä on vähäisesti tietoa. Käyttöikä riippuu monesta asiasta, kuten kerrospaksuuksista ja haitta-aineiden pitoisuuksista sekä rakennekerroksiin sovelletuista maa-aineksista.

32 Tyyppiratkaisu 2: Puoliläpäisevä päällyste Rakenteet kuvaus ja käyttökohteet Läpäisevillä päällysteillä voidaan ehkäistä hulevesien muodostumista. Läpäisevää päällystettä voidaan asentaa esimerkiksi vähäliikenteisille parkkipaikoille, jalankulkuväylille sekä katujen keskikaistoille. Tärkeää on, että liikenne on maltillista ja aluetta, jolle läpäisevää päällystettä on asennettu, ei hiekoiteta massiivisesti, jotta voidaan minimoida rakenteen tukkeutumisriski Rakennekerrokset Päällyste muodostuu pintakerroksesta, josta tietty prosenttiosuus on vettä läpäisevää ja sen alla on karkeita rakennekerroksia, joiden huokostilaan vesi varastoituu hetkellisesti. Alimpana rakenteessa on karkea salaojakerros ja tarvittaessa salaojaputki, jota pitkin vedet johdetaan rakenteesta eteenpäin. Vaihtoehtoisesti, jos rakenne on sijoitettu hyvin vettä läpäisevän maaperän alueelle, voidaan veden antaa imeytyä maaperään ja siitä edelleen pohjavedeksi. Rakennekerroksia suunniteltaessa tulee huomioida, millaiselle alueelle läpäisevä päällyste asennetaan. Esimerkiksi liikennöityjen alueiden osalta on kiinnitettävä erityistä huomiota rakenteen kantavuuteen verrattuna esimerkiksi pelkästään jalankulkuväylänä toimivaan alueeseen. Läpäisevät päällysteet on aina varustettava maanpäällisellä ylivuotoreitillä, jotta vesi pääsee eteenpäin tilanteessa, jossa maanalainen rakenne ei pysty vastaanottamaan tai johtamaan vettä. Rakennekerrokset: katuluokka 5, pohjamaa E (20), tavoitekantavuus 200MN/m 2 (Kuvat 18 ja 20): Läpäisevä kiveys 80 mm Asennushiekka 30 mm: hiekka #3/8 mm Kantava kerros 200 mm: kalliomurske #5/32 mm Jakava kerros 400 mm: kalliomurske #5/63 mm Suodatinkangas N3 Suodatus- ja salaojakerros 600 mm: Leca 4-32 mm pyöreä (kohteen mukaan voidaan mahdollisesti lisätä sekaan 5-15 % Leca 3-8 mm murske) Rakennekerrokset: katuluokka 6, pohjamaa E (20), tavoitekantavuus 175 MN/m 2 (Kuvat 19 ja 20): Läpäisevä kiveys 80 mm Asennushiekka 30 mm: hiekka #3/8 mm Kantava kerros 150 mm: kalliomurske #5/32 mm Jakava kerros 300 mm: kalliomurske #5/63 mm Suodatinkangas N3 Suodatus- ja salaojakerros 500 mm: Leca 4-32 mm pyöreä (kohteen mukaan voidaan mahdollisesti lisätä sekaan 5-15 % Leca 3-8 mm murske) Rakenteissa käytetään tarvittaessa PP-materiaalista valmistettua N3-luokan suodatinkangasta.

33 30 Kuva 18 Esimerkki kadun rakennekerroksista läpäisevällä kiveyksellä (katuluokat 5E ja 6E). 1 = läpäisevä kiveys, 2 = asennushiekka, 3 = kantava kerros, kalliomurske #5-32, 4 = jakava kerros, kalliomurske #5-36, 5 = suodatus- ja salaojakerros, Leca 4-32 mm murske. Kerrosten 4 ja 5 välissä käytetään suodatinkangasta N3. Kuva 19 Esimerkki kadun rakennekerroksista läpäisevällä kiveyksellä (katuluokat 5E ja 6E). 1 = läpäisevä kiveys, 2 = asennushiekka, 3 = kantava kerros, kalliomurske #5-32, 4 = jakava kerros, kalliomurske #5-36, 5 = suodatus- ja salaojakerros, Leca 4-32 mm murske. Kerrosten 4 ja 5 välissä käytetään suodatinkangasta N3.